近年来,由于多旋翼无人机具有悬停、垂直起降的功能,并且机械结构简单、维护成本低廉,已经在无人飞行器中成为热门的飞行平台。目前,多旋翼无人机平台以四旋翼无人机为主,但是对于室外飞行带负载的需求,四旋翼无人机的动力、续航和抗干扰性无法满足。另外,在对多旋翼无人机的飞行控制研究中,建立的数学模型基于悬停工作点附近做了较多的简化,忽略了空气阻力,重心位置等,不能体现出前飞速度变化时模型的变化。因此,本文设计了一套八旋翼无人机系统平台,充分考虑实际飞行状态,建立了对应的非线性数学模型,以前飞速度为变参数,对各个工作点线性化后的LPV (Linear Parameter Varying)模型进行分析、设计相应的控制器、完成增益调度并仿真验证。在此基础上,设计、开发飞行控制和任务调度软件系统并进行飞行控制实验验证。主要工作内容和贡献包括：首先,根据实际项目要求以及数学建模、工程测试的需求,设计开发了完整可靠的八旋翼无人机系统平台和配套的带桨叶电机测试平台。八旋翼无人机系统平台包含核心硬件和软件系统,测试平台可用于筛选和判断电机、桨叶特性,测量、远程显示、存储带桨电机转动时所有输入输出数据,其离线数据可以用来建立电机的输入输出模型。其次,对八旋翼无人机平台建立对应的数学模型,结合空气动力学理论和实际测量的数据,完成电机、旋翼动力学、机体动力学的建模,并建立平台整体的非线性系统模型,并在一定前进比范围内,以前飞速度为变参数,在不同前飞速度工作点进行线性化获得八旋翼无人机系统的LPV模型,分析模型在前飞速度变化时系统特性的变化,在各个工作点针对内环的姿态角和外环的速度设计串级PID控制器、完成增益调度和仿真验证,并与未进行增益调度的控制效果进行对比。另外,为了更好的完成复杂完整的飞行任务,降低八旋翼无人机的操作复杂度,本文对无人机实际飞行中的飞行模式、任务调度进行了定义和软件实现,对无人机自主航线飞行任务进行软件设计、开发,首先在仿真中实现自主航线飞行,然后将上层的飞行任务调度和底层控制结合,建立一套完善的飞行控制软件系统。最后在硬件平台和软件系统完善的基础上,首先在半实物仿真平台上进行半实物仿真,以实时的DSPACE仿真系统进行数学模型的运算,验证软件逻辑和策略的可靠性,检验控制器的控制效果,在获得理想的半实物仿真效果后,将硬件和软件统一安装和转移到八旋翼无人机的机体上,以GPS/INS作为组合导航方案,设计了多个实际飞行实验,检验了各种飞行模式下,无人机飞行控制和航线飞行的效果。并作为项目样机,在室外实验场地实现了相对高度800m的自主飞行并准确回收的项目任务,控制稳定,续航、动力、抗风效果满足要求。